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バイオマス由来両親媒性セルロースナノフィブリルによるマイクロプラスチックの捕集

研究課題

研究課題/領域番号 21K21334
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 1101:環境解析評価、環境保全対策およびその関連分野
研究機関有明工業高等専門学校

研究代表者

石川 元人  有明工業高等専門学校, 創造工学科, 講師 (00910308)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード両親媒性セルロースナノファイバー / 水中対向衝突 / 熱力学的相互作用 / マイクロプラスチック / 吸着 / 両親媒性セルロースナノフィブリル / 水中対向衝突法 / 両親媒性ヤヌスACC-CNF / ポリプロピレン
研究開始時の研究の概要

セルロースナノフィブリル(=CNFs)は植物細胞壁を構成するセルロース繊維から取り出した高結晶性の極細繊維であり、幅広い用途が見込まれる環境調和型資源である。その多くが親水性だが、水中対抗衝突法(=ACC法)により得られるCNFs(=ACC-CNFs)は繊維側面に疎水性面も露出するため、2種の表面による特異な両親媒性(=ヤヌス型両親媒性)を有し、疎水性表面への容易な吸着現象が見出されている。本研究はACC-CNFs によるマイクロプラスチック(=MP)表面への吸着メカニズムの解明を試み、簡易なMP捕集・複合化のデザインおよび、コンポジット化リサイクルに資する基礎的な知見を得ることを目的とする。

研究成果の概要

本研究の目的である CNFs表面/マイクロプラスチック表面との間の吸着因子を検討するため、CNFs側からのアプローチとして、酢酸菌産生セルロース繊維由来のCNFsに着目し、先行研究よりも大きな幅のCNFsとPPとの吸着を試みたところ、有意な熱力学的相互作用が形成、本予算により準備されたプレス機によるシート成形物も引張弾性率、伸び率に向上が見られた。さらに、プラスチック側からのアプローチとしてポリ乳酸粉末に対する同様の検討を行ったところ、ガラス転移点に有意な低下が見出された。音叉型粘度計を活用した被覆量の検討において、CNFの吸着が見られ、水の介在するエントロピー駆動型の吸着機構が推定された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

セルロースナノフィブリル(=CNFs)は植物細胞壁を構成するセルロース繊維から取り出した高結晶性の極細繊維の環境調和型資源である。水中対抗衝突法(=ACC法)により得られるCNFs(=ACC-CNFs)は繊維側面に疎水性面も露出するため、2種の表面による特異な両親媒性を有し、疎水性表面への容易な吸着が生じる。本研究はACC-CNFs によるマイクロプラスチック表面への吸着メカニズムの解明を試み、MP捕集複合化のデザインやコンポジット化リサイクルに資する基礎的な知見を得ることを目的として行われ、バイオベースド、生分解性プラスチックであるポリ乳酸のマイクロ粒子に対しても吸着と物性変化を見出した。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Adsorption of Janus-Type Amphiphilic Cellulose Nanofibrils onto Microspheres of Semicrystalline Polymers2021

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Gento、Tsuji Tsubasa、Tagawa Satomi、Kondo Tetsuo
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 54 号: 20 ページ: 9393-9400

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.1c01163

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 両親媒性ヤヌス型ACC-セルロースナノファイバーの結晶性樹脂への吸着挙動2021

    • 著者名/発表者名
      石川元人 , 近藤哲男
    • 学会等名
      セルロース学会第28回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 有明工業高等専門学校 ≫ お知らせ ≫ 石川元人教員の学術論文が公開されました

    • URL

      https://www.ariake-nct.ac.jp/award-info/2021/10/17301.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-01-30  

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